几种重要金属化合物的知识整理

知识点一：氧化钠和过氧化钠
　　要点诠释：钠的重要氧化物有两种,其中氧化钠是碱性氧化物,具有碱性氧化物的通性；过氧化钠性质较为独特.它们的性质对比如下： 名　 称 氧化钠 过氧化钠
化学式 Na2O Na2O2
颜色状态 白色固体 淡黄色固体
生成条件 钠与氧气不加热时反应生成
4Na+O2==2Na2O 钠与氧气加热时生成
2Na+O2Na2O2
与水反应 Na2O+H2O==2NaOH 2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
与CO2反应 Na2O+CO2==Na2CO3 2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
与盐酸反应 Na2O+2HCl==2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl==4NaCl+2H2O+O2↑
用　 途 用于制取钠盐 供氧剂、杀菌消毒、漂白等
　　实验：把水滴入盛有少量的过氧化钠固体的试管中,用带火星的木条放在试管中,检验生成的气体.
　　实验现象：滴入水后有大量气泡产生；产生的气体使带火星的木条复燃；试管外壁发热；向溶液中滴入酚酞溶液,溶液发红,振荡试管溶液又褪为无色.
　　说明：过氧化钠的水溶液具有强氧化性,可将酚酞氧化变质而使溶液褪为无色.
知识点二：碳酸钠和碳酸氢钠
　　要点诠释：碳酸钠是一种正盐,碳酸氢钠是一种酸式盐,它们有许多相似的性质,也有许多不同的性质,它们的性质可对比如下：
名　 称 碳酸钠 碳酸氢钠
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗　 名 纯碱、苏打 小苏打
颜色状态 白色粉末 白色细小晶体
溶 解 性 易溶 易溶（比碳酸钠小）
热稳定性 稳定,受热不分解 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
与盐酸反应 Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑ NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
与NaOH反应 不反应 NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O
与BaCl2反应 Na2CO3+BaCl2==BaCO3↓+2NaCl 不反应
与CO2的反应 Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3 不反应
与Ca(OH)2的反应 Na2CO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH 2NaHCO3+Ca(OH)2== Na2CO3+2H2O+CaCO3↓
相互转化
　　说明：
　　1．碳酸钠、碳酸氢钠溶于水的探究
操作步骤 1 g Na2CO3 1 g NaHCO3
观察外观 白色粉末 细小白色晶体
加几滴水 加水结块变成晶体,放热 加水部分溶解,感受不到热量变化
加10 mL水,用力振荡 溶解 仍有少量固体不溶解
加1～2滴酚酞溶液 溶液变红（较深） 溶液变浅红色
原因（可查资料） Na2CO3+H2ODNaHCO3+NaOH NaHCO3+H2ODH2CO3+NaOH
初步结论 加水先变成含结晶水的晶体,水溶液碱性比NaHCO3溶液强 加水部分溶解,水溶液碱性比Na2CO3溶液弱
　　2．Na2CO3、NaHCO3热稳定性的探究
　现象 发生反应的化学方程式 结论
Na2CO3 澄清石灰水不变浑浊 ———— 受热不分解
NaHCO3 澄清石灰水变浑浊 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O 受热易分解
　　3．碳酸钠晶体在干燥空气里容易逐渐失去结晶水变成碳酸钠粉末,此种现象称为风化.
　　4．Na2CO3溶液中逐滴滴加稀盐酸,开始时无气体放出,化学方程式为：
　　Na2CO3+HCl==NaHCO3+NaCl；继续滴加会产生气体,化学方程式为：NaHCO3+HCl==NaCl+CO2↑+H2O.
　　总的化学方程式为：2HCl+Na2CO3== 2NaCl+CO2↑+H2O.
　　如果盐酸中逐滴滴加Na2CO3溶液,则一开始就会产生气体,
　　化学方程式为：Na2CO3+2HCl==2NaCl+CO2↑+H2O.
　　由此可知,我们可利用两个过程现象的不同区别Na2CO3溶液和盐酸.
　　5．Na2CO3溶液与CaCl2、BaCl2、Ca(NO3)2、Ba(NO3)2等反应产生白色沉淀,而NaHCO3溶液与它们则不会产生白色沉淀.利用此现象可区别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液.
　　6．利用Na2CO3溶液与Ca(OH)2溶液的反应可制取NaOH溶液.
　　7．CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度会大大减小,所以可利用排饱和NaHCO3溶液的方法收集CO2,也可利用饱和NaHCO3洗涤CO2中的酸性气体杂质.
　　8．在饱和的Na2CO3溶液中通入足量的CO2,会析出白色晶体NaHCO3.其原因有三个：①Na2CO3转变为NaHCO3后,溶质质量增加了；②反应过程中有水消耗；③NaHCO3溶解度比碳酸钠的溶解度小.
　　9．NaHCO3溶液与Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液混合时,会因相对量的大小不同,其产物也不同.例如少量的NaHCO3与大量的Ca(OH)2的反应为：NaHCO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+NaOH+H2O；大量NaHCO3与少量Ca(OH)2的反应为：2NaHCO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+Na2CO3+2H2O.书写化学方程式或离子方程式时应特别注意.
知识点三：焰色反应
　　要点诠释：很多金属或它们的化合物在灼烧时,其火焰会呈现特殊的颜色,在化学上叫做焰色反应.它表现的是某种金属元素的性质,借此可检验某些金属元素.
　　操作步骤：
　　（1）干烧：把焊在玻璃棒上的铂丝（或用光洁无锈的铁丝）放在酒精灯外焰里灼烧,至与原来的火焰颜色相同为止.
　　（2）蘸烧：用铂丝（或铁丝）蘸取Na2CO3溶液,在外焰上灼烧,观察火焰的颜色.
　　（3）洗烧：将铂丝（或铁丝）用盐酸洗净后,在外焰上灼烧至没有颜色.
　　（4）蘸烧：用铂丝（或铁丝）蘸取K2CO3溶液,在外焰上灼烧,观察火焰的颜色.
　　说明：
　　①火源最好用喷灯、煤气灯,因其火焰焰色更浅.而酒精灯火焰往往略带黄色.
　　②焰色反应前,应将铂丝（或铁丝）灼烧到无色.也可先用盐酸清洗,再灼烧到无色.
　　③做钾的焰色反应时,要透过蓝色钴玻璃片进行观察,以吸收黄色,排除钠盐的干扰.
　　实验现象（焰色反应的焰色）：钠——黄色；钾——紫色；钙——砖红色；锶——洋红色；铜——绿色；锂——红色；钡——黄绿色.
知识点四：氧化铝和氢氧化铝
　　要点诠释：氧化铝是典型的两性氧化物,氢氧化铝是典型的两性氢氧化物.
　　1．氧化铝：白色难溶,熔点很高的物质.
　　（1）由于铝表面有一层致密的氧化铝薄膜,能够有效地保护内层金属铝.
　　（2）氧化铝是工业冶炼金属铝的原料.
　　（3）氧化铝是一种比较好的耐火材料,它可以用来制造耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器等.
　　（4）氧化铝能溶于强酸和强碱溶液中.
　　　　 Al2O3+6H+==2Al3++3H2O　 Al2O3+2OH－==2AlO2－+H2O
　　　　 这种既能与强酸反应,又能与强碱反应生成盐和水的氧化物叫做两性氧化物.
　　（5）实验室中可用加热氢氧化铝使其分解得到氧化铝：2Al(OH)3Al2O3+3H2O
　　　　 工业上可通过分离提纯自然界中存在的铝土矿得到氧化铝.
　　2．氢氧化铝：白色难溶的物质.
　　实验：
　　（1）在试管里加入10 mL 0.5 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液,滴加氨水,振荡,观察沉淀的生成.
　　现象：溶液中产生白色胶状难溶物质,继续滴加氨水至过量,白色沉淀不溶解.
　　实验室中常用此种方法制取氢氧化铝,反应方程式为：Al2(SO4)3+6NH3·H2O==2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4；离子方程式为：Al3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+.
　　（2）将（1）得到的混合物分成三份,其中一份中滴加一滴墨水,观察现象.
　　现象：胶状Al(OH)3能吸附色素,一段时间后溶液又变澄清.它还能凝聚水中的悬浮物.
　　（3）在剩余的两份中,分别滴加2 mol·L－1盐酸、2 mol·L－1 NaOH溶液,边滴边振荡.
　　现象：两支试管都由浑浊变澄清.
　　反应的离子方程式为：Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O　 Al(OH)3+OH－==AlO2－+2H2O
　　象这种既能跟强酸反应,又能跟强碱反应的氢氧化物,称为两性氢氧化物.
　　说明：
　　（1）在溶液中得到的白色胶状氢氧化铝具有凝聚水中悬浮物,吸附色素的能力.利用明矾净水就是利用溶液中Al3+与水反应生成的氢氧化铝,吸附水中的悬浮杂质形成沉淀.
　　（2）由于氢氧化铝能溶于强碱,不能溶于弱碱,所以实验室中利用铝盐与碱反应制取氢氧化铝时,使用氨水比使用NaOH溶液更好.
　　（3）Al(OH)3是医用胃药中的一种,它的碱性不强,可以中和过多的胃酸而不至于对胃壁产生强烈的刺激或腐蚀作用.
　　（4）向AlCl3的溶液中逐滴滴加氢氧化钠溶液,其现象为：产生白色胶状沉淀,沉淀量不断增多至最大,而后逐渐溶解至完全消失.具体分析可表示如下：
　　　　 当时,发生反应：Al3++3OH－==Al(OH)3↓；
　　 　　当时,有部分Al(OH)3被碱溶解,即Al(OH)3+OH－==AlO2－+2H2O；
　　　　 当时,沉淀全部溶解,全过程方程式可表示为：Al3++4OH－==AlO2－+2H2O.
　　　　 此过程用图象表示为 　　　　　　
知识点五：铁的氧化物
　　要点诠释：铁的氧化物有3种：氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁,其性质可对比如下：
名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
俗名 ———— 铁红 磁性氧化铁
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
铁的化合价 +2 +3 +（或+2、+3）
颜色状态 黑色粉末 红色粉末 黑色晶体
溶解性 不溶 不溶 不溶
稳定性 空气中加热变成Fe3O4 稳定 稳定
与盐酸反应 FeO+2H+==Fe2++H2O Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+==
2Fe3++Fe2++4H2O
高温还原 FeO+COFe+CO2 Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe 3Fe3O4+8Al9Fe+4Al2O3
用途 炼铁原料 炼铁原料、红色油漆和涂料 炼铁原料
　　工业上冶炼金属铁时,往往在高温下用CO还原铁的氧化物,可表示如下：
　　Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
知识点六：铁的氢氧化物
　　要点诠释：铁的化合价主要有+2、+3价,所以其氢氧化物也有两种：氢氧化亚铁[Fe(OH)2]和氢氧化铁[Fe(OH)3].其性质可比较如下：
名　 称 氢氧化亚铁 氢氧化铁
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色状态 白色固体 红褐色固体
制　 取 Fe2++2OH－==Fe(OH)2↓ Fe3++3OH－==Fe(OH)3↓
与盐酸反应 Fe(OH)2+2H+==Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O
受热分解 隔绝空气：Fe(OH)2FeO+H2O 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
　　说明：
　　（1）在FeCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液,可观察到现象：产生红褐色沉淀Fe(OH)3,加碱过量时,沉淀并不溶解.
　　（2）在FeSO4溶液中加入NaOH溶液,可观察到现象为：生成白色絮状的Fe(OH)2沉淀,而后迅速变成灰绿色,最后变成红褐色.Fe(OH)2在空气中很容易被氧化Fe(OH)3：4Fe(OH)2+O2+H2O==4Fe(OH)3.
　　（3）为了更清晰地观察到Fe(OH)2的颜色并保留较长时间,可采取以下措施：①将实验用于配制NaOH溶液的蒸馏水加热煮沸,以驱赶其中溶解的氧气；②将实验用的FeSO4溶液中加入铁屑,以除去可能含有的Fe3+和氧气；③实验时用长胶头滴管吸取NaOH溶液,伸入到FeSO4溶液液面以下滴加,防止在滴加过程中带入氧气.④可在盛有FeSO4溶液的试管中加少量煤油,以隔绝空气,并将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO4溶液液面以下.
知识点七：铁盐和亚铁盐
　　要点诠释：Fe3+在溶液中呈现棕黄色,Fe2+在溶液中呈现浅绿色.由氧化还原反应知识可知：Fe3+具有氧化性；Fe2+既有氧化性又有还原性；它们在一定条件下可以相互转化.
　　　　　　　　　　　　　　　　
　　能够实现上述过程的还原剂有：Zn、Fe、Cu、H2S、HI、SO2、H2SO4、Na2SO3等等,如：
　　Zn+2Fe3+==2Fe2++Zn2+（Zn+Fe2+==Zn2++Fe）、Fe+2Fe3+==3Fe2+、Cu+2Fe3+==2Fe2++Cu2+、
　　2Fe3++H2S==2Fe2++S↓+2H+、2Fe3++2I－==2Fe2++I2、2Fe3++SO2+2H2O==2Fe2++SO42－+4H+等.
　　能够实现上述过程的氧化剂有：O2、Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、KMnO4、H2O2等,如：
　　2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl－、2Fe2++Br2==2Fe3++2Br－、2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O等.